高中物理(人教2019版)必修第三冊全冊大單元教學(xué)設(shè)計

第9章《靜電場及其應(yīng)用》整體教學(xué)大單元設(shè)計

一、課程標(biāo)準(zhǔn)

【內(nèi)容要求】

3.1.1通過實驗，了解靜電現(xiàn)象。能用原子結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象。

3.1.2知道點電荷模型。知道兩個點電荷間相互作用的規(guī)律。體會探究庫侖定律過程中的

科學(xué)思想和方法。

3.1.3知道電場是一種物質(zhì)。了解電場強(qiáng)度，體會用物理量之比定義新物理量的方法。會

用電場線描述電場。

3.1.4了解生產(chǎn)生活中關(guān)于靜電的利用與防護(hù)。

【活動建議】

(1)通過觀察、查閱資料等方式，了解避雷針的結(jié)構(gòu)和基本原理，撰寫一篇研究報告。

(2)收集資料，綜述靜電的危害，了解預(yù)防的方法。

(3)通過觀察、查閱資料等方式，了解并分析電容器應(yīng)用的實例，撰寫研究報告。

二、單元教材概述

1.教材內(nèi)容

本單元是高中物理電磁學(xué)開篇內(nèi)容，是后續(xù)學(xué)習(xí)恒定電流、磁場、電磁感應(yīng)等知識的基礎(chǔ)，

在高中物理知識體系中占據(jù)關(guān)鍵地位，對培養(yǎng)學(xué)生物理思維和科學(xué)探究能力意義重大。

2.教材特點

涵蓋電荷、庫侖定律、電場和電場強(qiáng)度、靜電的防止與利用。電荷部分介紹電荷種類、電

荷守恒定律、元電荷等概念;庫侖定律闡述電荷間相互作用力規(guī)律;電場和電場強(qiáng)度深入探究

電場特性；靜電的防止與利用體現(xiàn)知識在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。各部分層層遞進(jìn)，從基礎(chǔ)概念

到規(guī)律探究，再到實際應(yīng)用，形成完整知識體系。

二、學(xué)情分析

1.知識基礎(chǔ)

學(xué)生初中接觸過簡單電學(xué)知識，如電荷間相互作用、靜電現(xiàn)象等，對電學(xué)有初步認(rèn)識，但

理解停留在表面，未深入探究本質(zhì)。

2.能力水平

高二學(xué)生具備一定觀察、分析和邏輯思維能力，但構(gòu)建物理模型、運用數(shù)學(xué)知識解決物理

問題的能力有待提高，對抽象概念的理解存在困難。

3.學(xué)習(xí)特點

學(xué)生對物理實驗興趣濃厚，喜歡通過直觀現(xiàn)象獲取知識，但自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)能力參差

不齊，部分學(xué)生缺乏主動思考和探索精神。

三、單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.物理觀念

(1)物質(zhì)觀念

學(xué)生理解電荷是物質(zhì)的一種基本屬性，能區(qū)分正電荷和負(fù)電荷，掌握電荷守恒定律；理解

電場是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，具有能量和力的性質(zhì)，能夠用電場線形象地描述電場的

分布。

(2)運動與相互作用觀念

理解電荷間的相互作用力遵循庫侖定律，能應(yīng)用庫侖定律解決電荷間的相互作用問題；理

解電場強(qiáng)度是描述電場強(qiáng)弱的物理量，能夠用電場強(qiáng)度公式計算電場強(qiáng)度，并理解電場強(qiáng)度與

試探電荷的關(guān)系；理解電場具有能量，電荷在電場中移動時會產(chǎn)生電勢能的變化；了解靜電現(xiàn)

象中的能量轉(zhuǎn)化過程，如靜電放電過程中的能量釋放和靜電吸附過程中的能量轉(zhuǎn)移。

2.科學(xué)思維

(1)能夠構(gòu)建電荷、電場等物理模型，并用這些模型解釋靜電現(xiàn)象；應(yīng)用物理模型解決電荷

間的相互作用問題，如利用庫侖定律計算電荷間的相互作用力。

⑵根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和物理定律進(jìn)行科學(xué)推理，得出合理的結(jié)論；運用電場強(qiáng)度的概念進(jìn)行邏

輯推理，解決電場中的實際問題。

(3)能用實驗數(shù)據(jù)和物理定律支持自己的觀點，進(jìn)行科學(xué)論證；評價他人的觀點，并提出合

理的質(zhì)疑和反駁。

(4)敢于質(zhì)疑已有的物理觀念和結(jié)論，提出新的觀點和假設(shè)；嘗試運用新的方法和手段解決

靜電學(xué)中的問題，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

3.科學(xué)探究

(1)從生活實際出發(fā)，提出與靜電學(xué)相關(guān)的問題，如靜電放電的危害和靜電吸附的應(yīng)用等。

(2)通過實驗觀察和數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)靜電學(xué)中的新問題和新現(xiàn)象；收集實驗數(shù)據(jù)和其他相關(guān)

證據(jù)，支持自己的觀點和假設(shè)。

⑶運用實驗數(shù)據(jù)和物理定律進(jìn)行邏輯推理，得出合理的結(jié)論；用物理語言解釋靜電現(xiàn)象和

實驗結(jié)果，如用庫侖定律解釋電荷間的相互作用力。

(4)將靜電學(xué)知識應(yīng)用于實際問題中，提出合理的解決方案；與他人交流自己的觀點和實驗

結(jié)果，進(jìn)行學(xué)術(shù)討論和合作研究；撰寫實驗報告和科學(xué)論文，清晰地表達(dá)自己的研究過程和結(jié)

論。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

(1)理解科學(xué)是一種探索自然規(guī)律的方法論體系，具有相對性和局限性；認(rèn)識到靜電學(xué)是物

理學(xué)的一個分支，具有廣泛的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。

(2)具備實事求是的科學(xué)態(tài)度，尊重實驗數(shù)據(jù)和物理定律，不迷信權(quán)威和教條；具備開放和

包容的心態(tài)，敢于質(zhì)疑和挑戰(zhàn)已有的物理觀念和結(jié)論。

(3)了解靜電現(xiàn)象在自然界和工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用和潛在危害，具備防范靜電危害的意識；

能夠?qū)㈧o電學(xué)知識應(yīng)用于實際問題中，為解決社會問題貢獻(xiàn)自己的力量。

四、單元教學(xué)重難點

1.教學(xué)重點

(1)電荷守恒定律、庫侖定律的理解與應(yīng)用。

(2)電場強(qiáng)度的概念、定義式及計算，電場線的特點及應(yīng)用。

(3)靜電平衡的概念及特征，靜電的防止與利用的原理。

2.教學(xué)難點

(1)對電場這一特殊物質(zhì)的理解，電場強(qiáng)度概念的建立。

(2)應(yīng)用庫侖定律和電場強(qiáng)度的知識解決復(fù)雜的電場問題，如電場強(qiáng)度的疊加計算。

(3)理解靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電荷分布特點、尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象的原理。

五、教學(xué)方法

1.講授法：通過清晰、準(zhǔn)確的語言，向?qū)W生講解靜電場的基本概念、原理和規(guī)律，使學(xué)生對

知識有系統(tǒng)的認(rèn)識。例如在講解電荷守恒定律、庫侖定律等重要知識點時，運用講授法進(jìn)

行詳細(xì)闡述。

2.實驗法：通過演示實驗和學(xué)生分組實驗，讓學(xué)生直觀地觀察靜電現(xiàn)象，增強(qiáng)感性認(rèn)識，培

養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動手能力。如摩擦起電實驗、庫侖扭秤實驗、電場線模擬實驗等。

3.討論法：組織學(xué)生對一些有爭議或具有啟發(fā)性的問題進(jìn)行討論，激發(fā)學(xué)生的思維，促進(jìn)學(xué)

生之間的思想交流與合作，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和批判性思維。例如在討論電場強(qiáng)度與試

探電荷的關(guān)系時，引導(dǎo)學(xué)生展開討論。

4.類比法：將抽象的物理概念與生活中常見的事物進(jìn)行類比，幫助學(xué)生更好地理解和掌握知

識。如將電場類比為重力場，幫助學(xué)生理解電場的性質(zhì)。

5.問題驅(qū)動法：提出一系列具有啟發(fā)性和層次性的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、探究，逐步深入理

解知識，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和自主學(xué)習(xí)能力。例如在教學(xué)過程中，通過設(shè)置問題鏈，

引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握靜電學(xué)的知識。

6.多媒體輔助教學(xué)法：利用圖片、動畫、視頻等展示靜電現(xiàn)象和電場分布，化抽象為直觀，

增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。

六、教學(xué)資源

1.教材、教師教學(xué)用書、相關(guān)參考資料。

2.實驗器材：摩擦起電演示儀、驗電器、靜電計、庫侖扭秤模型、電場線演示板、平行板電

容器、靜電除塵器演示儀等。

3.多媒體課件、動畫、視頻等教學(xué)素材，如模擬電場分布的動畫、靜電現(xiàn)象在生活和工業(yè)中

應(yīng)用的視頻等。

4.在線教學(xué)平臺、物理學(xué)習(xí)軟件等數(shù)字化資源，供學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)和交流討論。

七、教學(xué)過程

(-)整體認(rèn)知(2課時)

1.創(chuàng)設(shè)大情境

展示一段工業(yè)生產(chǎn)中因靜電問題導(dǎo)致火災(zāi)的視頻，以及靜電在工業(yè)除塵、靜電噴漆等方面

應(yīng)用的視頻。組織學(xué)生討論靜電現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的利與弊，從而引出本單元的主題——靜電

場及其應(yīng)用。

2.設(shè)計問題鏈

(1)電是什么？怎樣使物體帶電？

⑵我們知道帶電體間存在相互作用力，這種作用力遵循什么樣的規(guī)律？

（3）力具有可傳遞性，力的傳遞需要介質(zhì)，帶電體間的相互作用力是通過什么介質(zhì)來傳遞的？

怎樣感知這種介質(zhì)？

（4）靜電現(xiàn)象對生產(chǎn)生活有哪些應(yīng)用？又該如何防止靜電帶來的危害？

3.設(shè)計大任務(wù)

要求學(xué)生以小組為單位，利用生活中的材料制作一個簡易的靜電除塵器，并在課堂上展示

其制作過程和工作原理。通過這個大任務(wù)，讓學(xué)生在實踐中綜合運用所學(xué)的靜電學(xué)知識，培養(yǎng)

學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊合作精神。

（二）單元課時設(shè)計（10課時）

第1節(jié)電荷（1課時）

第1課時

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

展示初中階段用絲綢摩擦玻璃棒吸引小紙屑、用毛皮摩擦橡膠棒吸附碎紙片的實驗圖片，

提問：“摩擦起電后，物體為什么能吸引輕小物體？自然界存在幾種電荷？它們之間的相互作

用規(guī)律是什么？”引導(dǎo)學(xué)生回顧同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的基本規(guī)律，由此引出

本節(jié)課對電荷本質(zhì)和特性的深入探究。

2.新課教學(xué)（25分鐘）

（1）電荷的基本概念與發(fā)現(xiàn)歷程

利用PPT展示富蘭克林風(fēng)箏實驗的歷史資料與動畫演示，詳細(xì)講解正、負(fù)電荷的定義來源。

結(jié)合物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)模型圖，向?qū)W生說明所有物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子由原子核和核外電子組成，

電子的得失會導(dǎo)致物體帶電，進(jìn)而解釋帶電現(xiàn)象的本質(zhì)。

（2）摩擦起電實驗與本質(zhì)分析

教師進(jìn)行規(guī)范的演示實驗，分別用毛皮摩擦橡膠棒、絲綢摩擦玻璃棒，讓學(xué)生近距離觀察

帶電體吸引輕小物體的現(xiàn)象，并使用驗電器檢測物體帶電情況。隨后組織學(xué)生以4人為一組進(jìn)

行討論，思考“摩擦起電是否創(chuàng)造了電荷”這一核心問題。教師深入各小組參與討論，適時引導(dǎo)

學(xué)生從原子結(jié)構(gòu)角度分析，最終得出摩擦起電的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，并非創(chuàng)造電荷。

（3）電荷量與元電荷

引入電荷量（Q）的概念，講解其物理意義和國際單位庫侖（C）。通過播放密立根油滴

實驗的高清還原視頻，詳細(xì)介紹實驗原理——通過精確控制油滴在電場和重力場中的受力平衡,

測量出油滴所帶電荷量，發(fā)現(xiàn)所有油滴電荷量都是某個最小電荷量的整數(shù)倍，從而引出元電荷

（e=1.6x10-19C）的概念，強(qiáng)調(diào)元電荷是自然界中最小的電荷量單位，任何帶電體的電荷量

都只能是元電荷的整數(shù)倍。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

師生共同梳理本節(jié)課核心知識點：明確電荷的兩種類型，掌握摩擦起電的電子轉(zhuǎn)移本質(zhì)，

理解電荷量的概念及元電荷的數(shù)值和意義。教師利用思維導(dǎo)圖工具，在黑板或電子白板上逐步

構(gòu)建知識框架，將各知識點的邏輯關(guān)系清晰呈現(xiàn)，特別強(qiáng)調(diào)“電荷守恒”（在孤立系統(tǒng)中，電荷

總量不變）這一重要結(jié)論。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

設(shè)置基礎(chǔ)題考查學(xué)生對電荷基本概念的理解，如判斷不同物質(zhì)摩擦后的帶電情況;設(shè)計思

考題，如“兩個完全相同的輕質(zhì)小球，一個帶+3Q電荷，一個帶-Q電荷，將它們接觸后再

分開，各自帶電量為多少？”引導(dǎo)學(xué)生運用電荷轉(zhuǎn)移和守恒知識進(jìn)行分析。

第2課時

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

通過提問回顧上節(jié)課重點內(nèi)容：“摩擦起電的微觀本質(zhì)是什么？元電荷的數(shù)值是多少？”隨

后展示“帶電體接觸驗電器金屬球，驗電器金屬箔張開”的實驗現(xiàn)象，提出問題：“除了摩擦起

電，是否還有其他使物體帶電的方式？這些方式的原理又是什么？”引發(fā)學(xué)生對新內(nèi)容的學(xué)習(xí)

興趣。

2.新課教學(xué)（25分鐘）

（1）感應(yīng)起電與接觸起電實驗及原理

教師進(jìn)行感應(yīng)起電演示實驗，將帶正電的物體靠近不帶電的金屬導(dǎo)體，用靜電計檢測金屬

導(dǎo)體兩端的帶電情況，引導(dǎo)學(xué)生觀察到導(dǎo)體兩端感應(yīng)出異種電荷。結(jié)合動畫演示，詳細(xì)講解感

應(yīng)起電的原理一在電場作用下，導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動，使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)電荷聚集。

對比進(jìn)行接觸起電實驗，讓帶電小球與不帶電小球接觸，觀察兩球帶電情況，分析得出接觸起

電是電荷直接從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。最后用表格形式對比三種起電方式（摩擦起電、

感應(yīng)起電、接觸起電）的異同點，從起電方式、電荷轉(zhuǎn)移過程、本質(zhì)原因等方面進(jìn)行總結(jié)。

（2）電荷守恒定律的深入探究

通過“帶電小球接觸多個中性物體，最終所有物體電荷量總和不變”的實驗，進(jìn)一步驗證電

荷守恒定律。結(jié)合化學(xué)反應(yīng)中的離子反應(yīng)實例，如氯化鈉的電離過程，拓展講解電荷守恒定律

在更廣泛領(lǐng)域的普適性，強(qiáng)調(diào)在任何物理或化學(xué)變化過程中，系統(tǒng)的電荷總量始終保持不變。

（3）靜電現(xiàn)象的應(yīng)用與危害實例分析

展示靜電吸附在空氣凈化中的應(yīng)用圖片、靜電除塵設(shè)備的工作視頻，以及靜電復(fù)印技術(shù)的

原理動畫，詳細(xì)講解這些應(yīng)用如何利用靜電特性實現(xiàn)特定功能。同時，播放油罐車因靜電引發(fā)

火災(zāi)、電子元件因靜電擊穿損壞的警示視頻，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識分析靜電產(chǎn)生危害的原因，

組織學(xué)生分組討論在生活中常見的靜電現(xiàn)象及其應(yīng)對措施。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

使用表格對比三種起電方式的關(guān)鍵要素，再次強(qiáng)調(diào)電荷守恒定律在不同場景中的應(yīng)用。結(jié)

合學(xué)生討論結(jié)果，總結(jié)日常生活中靜電防護(hù)的常見方法和重要性，如加油站的防靜電措施、電

腦機(jī)房的防靜電地板等。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

基礎(chǔ)題要求學(xué)生判斷給定場景中的起電方式，并分析電荷的移動方向；應(yīng)用題則讓學(xué)生根

據(jù)所學(xué)知識，設(shè)計一個防止家中電器因靜電受損的方案，并簡要說明原理。

第2節(jié)庫侖定律（2課時）

第1課時

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

展示兩個帶電小球相互排斥的動態(tài)示意圖，提問學(xué)生：“電荷間相互作用力的大小可能與

哪些因素有關(guān)？”引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中影響彈簧彈力、重力大小的因素，由此引發(fā)學(xué)生對電荷

間作用力定量研究的興趣，自然過渡到庫侖定律的學(xué)習(xí)。

2.新課教學(xué)(25分鐘)

(1)庫侖扭秤實驗背景與原理詳解

通過播放精心制作的歷史紀(jì)錄片片段，介紹庫侖所處的時代背景和科學(xué)探索需求，引出庫

侖扭秤實驗。利用實物模型和3D動畫，從多個角度展示庫侖扭秤的結(jié)構(gòu)——包括懸絲、帶電

小球、刻度盤等關(guān)鍵部件，詳細(xì)講解實驗如何巧妙地利用扭秤的力矩平衡原理解決“微小力測

量”難題，以及通過相同金屬小球接觸平分電量的方法實現(xiàn)“電量控制”。

(2)庫侖定律公式推導(dǎo)與解讀

結(jié)合實驗數(shù)據(jù)表格，引導(dǎo)學(xué)生觀察靜電力F與兩電荷電荷量Qi、Q2、電荷間距離r之間的

變化關(guān)系。采用逐步引導(dǎo)的方式，先讓學(xué)生分析保持一個變量不變時，另外兩個變量與靜電力

的關(guān)系，進(jìn)而歸納總結(jié)出靜電力與電荷量成正比、與距離平方成反比的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，推

導(dǎo)出庫侖定律的公式F=/c攀，詳細(xì)解釋公式中每個物理量的含義，并通過具體數(shù)值代入計

算，說明靜電力常量k=9xWN-m2/C的物理意義和單位換算。

(3)點電荷模型的建立與適用條件

類比質(zhì)點模型的建立過程，向?qū)W生說明點電荷是一種理想化物理模型。通過對比實際帶電

體和點電荷的差異，強(qiáng)調(diào)當(dāng)帶電體的形狀、大小對所研究的靜電力問題影響可忽略不計時，可

將其視為點電荷。結(jié)合具體例子，如研究兩個相距較遠(yuǎn)的帶電球體間的作用力時，若球體尺寸

遠(yuǎn)小于間距，可看作點電荷；反之，若距離較近，就不能簡單視為點電荷，幫助學(xué)生理解庫侖

定律“真空中、點電荷”的適用條件。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

總結(jié)庫侖定律的核心要素，包括公式、適用條件和點電荷模型的特點。通過對比表格，從

公式形式、物理意義、適用范圍等方面，詳細(xì)分析庫侖定律與萬有引力定律的異同點，加深學(xué)

生對物理規(guī)律的理解和記憶。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

基礎(chǔ)題設(shè)置為計算兩個已知電荷量和距離的點電荷間的靜電力大??；思考題則提出“當(dāng)帶

電體不能視為點電荷時，庫侖定律是否適用？如果不適用，我們可以采用什么方法近似處理？”

引導(dǎo)學(xué)生思考物理模型的局限性和實際問題的解決思路。

第2課時

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

通過提問回顧庫侖定律的公式、適用條件及靜電力常量k的數(shù)值;展示兩個點電荷在不同

距離下的受力示意圖，提出問題：“如果空間中存在多個點電荷，如何計算其中一個電荷所受

的靜電力？”從而引出靜電力疊加原理的學(xué)習(xí)。

2.新課教學(xué)（25分鐘）

（1）靜電力疊加原理的推導(dǎo)與應(yīng)用

以兩個等量異種電荷對第三個電荷的作用為例，在黑板上進(jìn)行受力分析，畫出每個點電荷

對第三個電荷的作用力方向。結(jié)合平行四邊形定則，詳細(xì)講解如何進(jìn)行矢量合成，得出第三個

電荷所受的合力。通過多個不同電荷量、不同位置關(guān)系的點電荷組合實例，逐步演示合力的計

算過程，引導(dǎo)學(xué)生掌握“先分別計算各點電荷的作用力，再進(jìn)行矢量疊加”的解題方法。利用幾

何畫板軟件，動態(tài)演示隨著點電荷位置和電荷量變化，合力大小和方向的變化情況，幫助學(xué)生

直觀理解。

(2)典型例題分析與解題思路培養(yǎng)

選取“三個共線點電荷的平衡問題”“多個點電荷在平面內(nèi)分布的合力計算問題”等典型例題,

采用“教師引導(dǎo)-學(xué)生思考-共同解答”的模式進(jìn)行講解。首先帶領(lǐng)學(xué)生仔細(xì)審題，提取關(guān)鍵

信息，明確研究對象和已知條件；然后指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖；接著列出平

衡方程或根據(jù)矢量合成法則列出合力計算式；最后求解方程并對結(jié)果進(jìn)行合理性分析。在講解

過程中，總結(jié)出“受力分析一列方程一求解一檢驗”的通用解題思路，強(qiáng)調(diào)注意事項，如正負(fù)電

荷的作用力方向判斷、矢量運算的準(zhǔn)確性等。

(3)庫侖定律在實際中的應(yīng)用拓展

展示靜電分選技術(shù)的工作流程圖、靜電噴涂設(shè)備的實物圖片和工作視頻，結(jié)合庫侖定律，

詳細(xì)分析這些技術(shù)如何利用電荷間的相互作用力實現(xiàn)物料分離、均勻噴涂等功能。介紹庫侖定

律在靜電加速器、離子束加工等高科技領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識面，讓學(xué)生體會物理知識

的實用性和重要性。

3.課堂小結(jié)(5分鐘)

系統(tǒng)梳理靜電力疊加的計算步驟和方法，強(qiáng)調(diào)矢量性在計算中的關(guān)鍵作用；總結(jié)庫侖定律

在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等實際問題中的典型應(yīng)用場景，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用能

力。

4.課堂練習(xí)(10分鐘)

基礎(chǔ)題要求學(xué)生計算兩個帶不同電荷量的點電荷在給定距離下的靜電力大小和方向;綜合

題則設(shè)置多個點電荷在二維平面分布的情境，讓學(xué)生計算其中一個點電荷所受的合力，鍛煉學(xué)

生運用靜電力疊加原理解決復(fù)雜問題的能力。

第3節(jié)電場和電場強(qiáng)度（3課時）

第1課時

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

展示兩個未接觸的帶電小球相互吸引或排斥的實驗視頻，提出問題：“電荷間不接觸是如

何產(chǎn)生相互作用力的？這種作用是瞬間完成的，還是需要傳遞過程？”引導(dǎo)學(xué)生回顧“磁體通過

磁場相互作用”的知識，通過類比，自然引出電場的概念，激發(fā)學(xué)生對電場本質(zhì)的探究欲望。

2.新課教學(xué)（25分鐘）

⑴電場的物質(zhì)性探究

通過播放“帶電體周圍電場對輕小物體（如碎紙屑、鋁箔片）的作用”高清慢動作視頻，以

及“人體帶電后頭發(fā)豎起散開”的趣味實驗視頻，直觀展示電場的存在和作用效果。結(jié)合視頻畫

面，教師詳細(xì)講解電場是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，雖然看不見、摸不著，但可以通過其對放

入其中的電荷產(chǎn)生力的作用來感知它的存在。對比空氣、水等常見實物物質(zhì)的特性，如具有質(zhì)

量、占據(jù)空間等，說明電場作為特殊物質(zhì)的獨特之處，如具有能量和動量、可以脫離電荷單獨

存在等，幫助學(xué)生建立對電場物質(zhì)性的正確認(rèn)識。

⑵電場強(qiáng)度概念的引入與定義

進(jìn)行探究性實驗，將一個帶電量為q的試探電荷（輕質(zhì)小球帶電）先后放入某電場中的不

同位置，用傳感器測量試探電荷在各位置所受的電場力F,并記錄數(shù)據(jù)。引導(dǎo)學(xué)生觀察分析數(shù)

據(jù)，發(fā)現(xiàn)對于電場中某一確定位置，無論試探電荷q的大小如何變化，F(xiàn)與q的比值始終保持

不變；而在不同位置，該比值則不同。由此引出電場強(qiáng)度（E）的定義，即E=F/q,強(qiáng)調(diào)電場

強(qiáng)度是反映電場本身性質(zhì)的物理量，與試探電荷的電荷量和受力大小無關(guān)，只取決于電場本身

的分布情況。

⑶電場強(qiáng)度的矢量性講解

通過在點電荷電場中放置正、負(fù)試探電荷的模擬動畫，分別展示正、負(fù)試探電荷所受電場

力的方向。結(jié)合電場強(qiáng)度的定義,講解電場強(qiáng)度的方向規(guī)定為正電荷在該點所受電場力的方向，

由此說明電場強(qiáng)度是矢量，既有大小又有方向。通過多個不同電場場景下電場強(qiáng)度方向判斷的

實例，幫助學(xué)生掌握電場強(qiáng)度矢量性的特點和判斷方法。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

總結(jié)本節(jié)課的核心內(nèi)容，包括電場的概念、電場強(qiáng)度的定義式E=:、單位（N/C或"㈤

以及矢量性。利用對比表格，從定義、決定因素、物理意義等方面，清晰區(qū)分電場力F和電場

強(qiáng)度E,強(qiáng)化學(xué)生對概念的理解。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

基礎(chǔ)題給出試探電荷的電荷量和所受電場力，要求學(xué)生計算電場強(qiáng)度的大?。凰伎碱}設(shè)置

為“在某電場中，若將試探電荷的電荷量增大一倍，它所受的電場力如何變化？該點的電場強(qiáng)

度是否改變？為什么？”引導(dǎo)學(xué)生深入理解電場強(qiáng)度的本質(zhì)。

第2課時

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入(5分鐘)

通過提問回顧電場強(qiáng)度的定義式及物理意義；展示點電荷電場中不同位置處試探電荷的受

力示意圖，提出問題：“點電荷周圍的電場強(qiáng)度大小和方向如何分布？能否根據(jù)庫侖定律推導(dǎo)

出點電荷電場強(qiáng)度的計算公式？”引發(fā)學(xué)生對新知識的思考和探索。

2.新課教學(xué)(25分鐘)

⑴點電荷電場強(qiáng)度公式推導(dǎo)與應(yīng)用：

設(shè)場源點電荷的電荷量為Q,在距離它r處放入一個電荷量為q的試探電荷。根據(jù)庫侖定律

F=k,結(jié)合電場強(qiáng)度定義E=；,引導(dǎo)學(xué)生逐步推導(dǎo)得出點電荷電場強(qiáng)度公式E=k*

詳細(xì)分析公式中各物理量的含義，強(qiáng)調(diào)該公式中Q為場源電荷電荷量，r為研究點到場源電荷

的距離。通過多個具體例題，如計算距離點電荷Q=2x10-6。為Q5m處的電場強(qiáng)度，讓學(xué)生

掌握公式的應(yīng)用方法，同時引導(dǎo)學(xué)生分析電場強(qiáng)度大小與場源電荷電荷量、距離的關(guān)系，理解

電場強(qiáng)度的分布規(guī)律。

(2)電場強(qiáng)度疊加原理的深化與計算

以兩個點電荷Qi和Q2在空間中共同產(chǎn)生電場為例，分別分析每個點電荷在某點P處產(chǎn)生的

電場強(qiáng)度E1和E2的大小和方向。根據(jù)矢量合成的平行四邊形定則，講解如何計算P點的合電場

強(qiáng)度E。通過改變點電荷的電荷量、位置和數(shù)量，設(shè)置多個不同的計算實例，讓學(xué)生逐步熟練

掌握電場強(qiáng)度疊加的計算方法。利用計算機(jī)模擬軟件，動態(tài)展示多個點電荷電場強(qiáng)度疊加后的

電場分布情況，幫助學(xué)生直觀理解疊加原理。

(3)勻強(qiáng)電場的特點與公式推導(dǎo)

展示平行板電容器的實物模型和內(nèi)部電場分布的模擬動畫，介紹勻強(qiáng)電場的概念，即電場

強(qiáng)度大小處處相等、方向處處相同的電場。通過分析帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的受力情況，結(jié)合

功和能的知識，推導(dǎo)得出電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系公式u=Ed（其中U為兩點間電勢差，d為

沿電場方向的距離），詳細(xì)講解公式的適用條件和各物理量的含義，并通過例題演示公式的應(yīng)

用。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

對比點電荷電場和勻強(qiáng)電場的特點，從電場強(qiáng)度的大小、方向分布規(guī)律，以及相關(guān)公式等

方面進(jìn)行總結(jié)。梳理電場強(qiáng)度疊加的計算步驟和方法，強(qiáng)調(diào)矢量運算的準(zhǔn)確性和注意事項，幫

助學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

基礎(chǔ)題要求學(xué)生計算點電荷在給定位置產(chǎn)生的電場強(qiáng)度；綜合題設(shè)置多個點電荷分布的場

景，讓學(xué)生計算某點的合電場強(qiáng)度，或在勻強(qiáng)電場中已知電勢差和距離，計算電場強(qiáng)度大小，

提升學(xué)生綜合運用知識的能力。

第3課時

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

提問回顧點電荷電場強(qiáng)度公式、電場強(qiáng)度疊加原理以及勻強(qiáng)電場的特點和公式；展示復(fù)雜

電場中試探電荷的受力分析圖，提出問題：“如何更直觀地描述電場的分布情況？”引出本節(jié)課

電場線的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2.新課教學(xué)（25分鐘）

⑴電場線的概念與基本性質(zhì)：

通過動畫演示，展示在點電荷電場中，正電荷從某一位置出發(fā)，在電場力作用下的運動軌

跡，類比引入電場線的概念一電場線是為了形象地描述電場而假想的一系列有方向的曲線,

曲線上每一點的切線方向表示該點的電場強(qiáng)度方向，曲線的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小。結(jié)

合動畫和示意圖，詳細(xì)講解電場線的基本性質(zhì)：電場線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷（或無窮

遠(yuǎn)）；電場線不相交、不閉合；電場線不是真實存在的，而是一種理想化的物理模型。

（2）典型電場的電場線分布繪制與分析

利用PPT動態(tài)演示和3D動畫，分別展示點電荷、等量同種電荷、等量異種電荷、勻強(qiáng)電

場等典型電場的電場線分布情況。引導(dǎo)學(xué)生觀察電場線的分布特點，分析電場強(qiáng)度的大小和方

向變化規(guī)律。通過對比不同電場的電場線圖案，幫助學(xué)生理解電場線的疏密與電場強(qiáng)度大小的

關(guān)系，以及電場線方向與電場強(qiáng)度方向的一致性。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

梳理電場線的特點，對比點電荷、等量的同種和異種電荷、以及勻強(qiáng)電場電場周圍的電

場線的分布特點、電場強(qiáng)度的計算方法進(jìn)行總結(jié)。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

設(shè)置題目要求學(xué)生根據(jù)電場線的分布圖，判斷各點的電場強(qiáng)度大小和方向，或者根據(jù)給定

的電場強(qiáng)度大小和方向，繪制出相應(yīng)的電場線分布圖，以此檢驗學(xué)生對電場線概念的理解和應(yīng)

用能力。

第4節(jié)靜電的防止與利用（2課時）

第1課時：靜電的應(yīng)用

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

展示靜電除塵設(shè)備的實物圖和工作視頻片段，提問：“為什么帶電粉塵會被吸附到電極上？

這與我們學(xué)過的電場強(qiáng)度、電場力有什么關(guān)系？”引導(dǎo)學(xué)生回顧電場對帶電粒子的作用規(guī)律，

引出靜電現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用探究。

2.新課教學(xué)（25分鐘）

⑴靜電應(yīng)用的原理與典型案例

①靜電除塵

通過動態(tài)PPT演示工業(yè)靜電除塵器的結(jié)構(gòu)（高壓電極、集塵板），講解原理：高壓電場

使空氣電離產(chǎn)生離子，粉塵顆粒吸附離子后帶電，在電場力作用下向電極板運動并沉積。結(jié)合

火力發(fā)電廠除塵案例，分析其環(huán)保價值。

②靜電復(fù)?。ㄎ脑恚?/p>

播放靜電復(fù)印過程動畫，分步驟講解：硒鼓充電（均勻帶電）一曝光（圖像區(qū)域電荷消

失）一墨粉吸附（帶電墨粉附著在靜電潛像區(qū)）一轉(zhuǎn)?。坜D(zhuǎn)移到紙張）。引導(dǎo)學(xué)生分析

每一步驟中電場力對電荷分布的影響。

③靜電噴涂與靜電紡絲

展示靜電噴涂設(shè)備示意圖，說明涂料顆粒帶電后在電場中沿電場線均勻附著到工件表面的

原理；通過視頻展示靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維的過程，講解高電壓下帶電液滴在電場中拉伸

成絲的機(jī)制，聯(lián)系材料科學(xué)中的前沿應(yīng)用。

（2）實驗演示與原理驗證

教師演示“靜電吸附輕質(zhì)泡沫”實驗：用起電機(jī)使金屬板帶電，觀察泡沫顆粒在電場中的定

向運動；組織學(xué)生分組操作“靜電飛雪”小實驗（帶電塑料棒吸引碎紙屑），體驗電場力對微小

帶電體的作用，強(qiáng)化對靜電應(yīng)用原理的理解。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

通過思維導(dǎo)圖的形式，直觀展現(xiàn)本節(jié)課的知識點框架，包括靜電除塵、靜電復(fù)印、靜電噴

涂與靜電紡絲等靜電應(yīng)用的原理及典型案例，以及實驗演示中電場力對帶電體的作用效果。通

過梳理知識結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生鞏固記憶，形成系統(tǒng)的認(rèn)知體系。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

基礎(chǔ)題可以設(shè)計為學(xué)生根據(jù)靜電除塵器的工作原理，分析影響其除塵效率的因素；綜合題

則要求學(xué)生結(jié)合靜電復(fù)印或靜電噴涂的過程，設(shè)計一個簡單的靜電應(yīng)用實驗方案，考察學(xué)生將

理論知識應(yīng)用于實踐的能力。

第2課時：靜電的危害與防止

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）

播放“油罐車靜電起火”新聞片段，提問：“為什么運輸易燃易爆液體的車輛需要安裝拖地鏈

條？靜電在什么情況下會造成危害？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合電荷積累、放電現(xiàn)象，聯(lián)系之前學(xué)過的電

荷守恒定律，思考靜電危害的產(chǎn)生機(jī)制。

2.新課教學(xué)（25分鐘）

⑴靜電危害的類型與案例分析

①工業(yè)危害

分析煤礦瓦斯爆炸事故中靜電火花的誘因，展示礦井中防靜電通風(fēng)設(shè)備；講解電子工廠中

靜電對集成電路的損傷（如CMOS芯片擊穿），通過顯微鏡圖片對比正常芯片與靜電損壞芯

片的差異。

②生活危害

演示“毛衣靜電放電”實驗（黑暗中觀察火花），講解干燥環(huán)境下人體帶電的原因（摩擦起

電與絕緣材料）；播放“加油站靜電引發(fā)火災(zāi)”模擬視頻，分析加油時穿化纖衣物的風(fēng)險。

（2）靜電防止的技術(shù)與措施

①導(dǎo)電材料應(yīng)用

講解油罐車拖地鏈條（金屬導(dǎo)體及時導(dǎo)走電荷）、防靜電地板（導(dǎo)電橡膠材料）的原理,

對比導(dǎo)體與絕緣體在靜電防護(hù)中的作用。

②濕度控制

通過實驗對比干燥和潮濕環(huán)境下的靜電積累情況，說明空氣濕度增加時，物體表面形成水

膜可加速電荷泄漏，解釋印刷廠保持環(huán)境濕度的原因。

③靜電中和技術(shù)

展示離子風(fēng)機(jī)實物，講解其通過釋放正負(fù)離子中和物體表面電荷的原理，適用于精密電子

設(shè)備生產(chǎn)車間。

⑶跨學(xué)科拓展

結(jié)合化學(xué)學(xué)科，講解易燃易爆物質(zhì)（如粉塵、氣體）的燃爆條件，說明靜電火花作為點火

源的危險性；聯(lián)系生物學(xué)科，提及靜電在生物電信號（如神經(jīng)沖動傳導(dǎo)）中的區(qū)別與聯(lián)系，拓

寬學(xué)生知識視野。

3.課堂小結(jié)（5分鐘）

用表格的形式總結(jié)本節(jié)課關(guān)于靜電危害與防止的核心知識點，包括靜電危害的類型、典型

案例以及相應(yīng)的防止技術(shù)與措施。通過對比工業(yè)危害與生活危害的具體案例，強(qiáng)調(diào)靜電防護(hù)的

重要性和實際應(yīng)用價值。同時,簡要回顧跨學(xué)科拓展內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對跨學(xué)科融合學(xué)習(xí)的興趣，

鼓勵他們未來在更多領(lǐng)域探索靜電現(xiàn)象的應(yīng)用與防范。

4.課堂練習(xí)（10分鐘）

基礎(chǔ)題設(shè)置為分析不同場景下靜電危害產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的防止措施；綜合題則要

求學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計一個針對特定靜電危害的防護(hù)方案，包括采用的技術(shù)原理、所需材

料以及實施步驟等，以此檢驗學(xué)生對靜電危害與防止知識的綜合運用能力。

單元總結(jié)與復(fù)習(xí)（1課時）

1.知識體系構(gòu)建（20分鐘）以“電荷-場-力-應(yīng)用'為主線，用思維導(dǎo)圖串聯(lián)核心內(nèi)容：

（1）電荷：起電方式、電荷守恒、元電荷

（2）場：電場物質(zhì)性、電場強(qiáng)度、電場線

⑶力：庫侖定律、靜電力疊加

（4）應(yīng)用：靜電防治與利用的原理模型通過“概念辨析卡”活動，讓學(xué)生分組討論并區(qū)分易混點（如

電場強(qiáng)度與電場力、點電荷與實際帶電體）。

2.綜合問題解決（15分鐘）

精講典型綜合題墳口“結(jié)合庫侖定律與電場強(qiáng)度，分析靜電除塵設(shè)備中粉塵顆粒的受力運動”,

引導(dǎo)學(xué)生建立“物理模型一公式應(yīng)用一實際問題”的解題路徑，強(qiáng)調(diào)矢量運算和單位換算的規(guī)范

性。

3.課堂檢測（10分鐘）

設(shè)計幾道涵蓋電場強(qiáng)度計算、電場線分布分析、靜電應(yīng)用與防止原理的綜合題，要求學(xué)生

獨立作答，以檢驗他們對單元知識的掌握程度。通過學(xué)生的答題情況，教師可以及時了解學(xué)生

的學(xué)習(xí)成效，并針對共性問題進(jìn)行答疑解惑，確保每位學(xué)生都能扎實掌握本單元的核心知識。

單元測試與講評（2課時）

第1課時：單元測試

1.題型設(shè)置：選擇題（概念辨析）、實驗題（庫侖定律探究）、計算題（電場強(qiáng)度疊加）、

應(yīng)用題（靜電防治方案設(shè)計），注重對“科學(xué)思維”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的考查。

第2課時：試卷講評

2.錯因歸類：針對“電場強(qiáng)度矢量性錯誤”“庫侖定律適用條件忽略”“靜電應(yīng)用原理表述不清”等

高頻問題，結(jié)合學(xué)生答題案例進(jìn)行投影分析。

3.變式訓(xùn)練：對典型錯題進(jìn)行改編（如改變電荷分布或應(yīng)用場景），組織學(xué)生現(xiàn)場解題并互

評，強(qiáng)化知識遷移能力。

4.素養(yǎng)提升：通過“靜電防護(hù)措施的社會價值”討論，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理知識在安全生產(chǎn)、環(huán)境

保護(hù)中的應(yīng)用意義。

第10章《靜電場中的能量》整體教學(xué)大單元設(shè)計

一、課程標(biāo)準(zhǔn)

【內(nèi)容要求】

3.1.5知道靜電場中的電荷具有電勢能。了解電勢能、電勢和電勢差的含義。知道勻強(qiáng)電場中電勢差與

電場強(qiáng)度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場中的運動情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。

3.1.6觀察常見的電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說明電容器的應(yīng)用。

【活動建議】

(1)通過觀察、查閱資料等方式，了解避雷針的結(jié)構(gòu)和基本原理，撰寫一篇研究報告。

(2)收集資料，綜述靜電的危害，了解預(yù)防的方法。

(3)通過觀察、查閱資料等方式，了解并分析電容器應(yīng)用的實例，撰寫研究報告。

二、單元教材概述

1.教材內(nèi)容

本章是靜電場知識的延續(xù)，聚焦靜電場中的能量特性，是電磁學(xué)與能量觀念結(jié)合的重要章節(jié)。內(nèi)

容包括電勢能與電勢、電勢差、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系、電容器的電容、帶電粒子在電場中的運動

等。從能量角度深化對電場的理解，為后續(xù)學(xué)習(xí)恒定電流、電磁感應(yīng)等奠定基礎(chǔ)。

2.教材特點

⑴從“力”到“能量”的視角轉(zhuǎn)換，通過類比法(如重力場與電場)構(gòu)建電勢能、電勢等抽象概念。

⑵注重理論與實踐結(jié)合，如電容器的應(yīng)用、帶電粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn)等，體現(xiàn)物理知識的實際

價值。

⑶強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用，如通過電場力做功推導(dǎo)電勢差公式，結(jié)合動力學(xué)分析帶電粒子運動。

三、學(xué)情分析

1.知識基礎(chǔ)

⑴學(xué)生已掌握靜電場的基本概念(如電場強(qiáng)度、電場線)、庫侖定律、力的合成與分解等知識。

(2)具備能量守恒、動能定理等力學(xué)能量觀念，但對電場與能量的結(jié)合缺乏直觀認(rèn)知。

2.能力水平

⑴具備初步的邏輯推理和公式推導(dǎo)能力，但對電勢、電勢能等抽象概念的理解仍存在困難。

⑵實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析能力有待提升，尤其在探究電容影響因素、處理帶電粒子運動問題時易混淆物

理量。

3.學(xué)習(xí)特點

⑴對生活中的能量現(xiàn)象(如靜電除塵、電容儲能)有一定興趣，但缺乏將現(xiàn)象與物理原理關(guān)聯(lián)的意識。

⑵擅長通過類比和實驗直觀學(xué)習(xí)，但對跨知識點綜合應(yīng)用(如電場力做功與動能定理結(jié)合)的能力較

弱。

四、單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.物理觀念

⑴理解電勢能的概念，掌握電場力做功與電勢能變化的關(guān)系叫B=耳比耳如能判斷電勢能的增減。

(2)理解電勢(P和電勢差為B的定義，掌握其單位及物理意義。

(3)掌握勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系，能結(jié)合電場線分析電勢高低與場強(qiáng)大小。

(4)理解電容器的電容，掌握平行板電容器的決定式，能分析電容的影響因素。

(5)能分析帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題，解釋示波器、電子顯微鏡等技術(shù)原理。

2.科學(xué)思維

⑴類比推理：通過重力場與電場的類比，構(gòu)建電勢能、電勢的概念，理解場的能量特性。

(2)模型建構(gòu)：建立“點電荷電場的電勢分布”“平行板電容器電場”等物理模型，解決實際問題。

（3）科學(xué)論證：通過電場力做功的特點，推導(dǎo)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系，驗證公式的適用性。

（4）數(shù)學(xué)工具應(yīng)用：運用比值定義法、微元法（推導(dǎo)勻強(qiáng)電場中U=￡"）分析物理量關(guān)系。

3.科學(xué)探究

⑴實驗探究：設(shè)計“探究平行板電容器電容影響因素”的實驗，控制變量（極板間距、正對面積、電介

質(zhì)），分析電容變化規(guī)律。

（2）數(shù)據(jù)分析：通過測量電場中不同位置的電勢，繪制等勢面，探究電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系。

⑶問題解決：針對帶電粒子在電場中的運動軌跡，提出假設(shè)并通過運動學(xué)公式驗證，培養(yǎng)邏輯推理能

力。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

⑴科學(xué)本質(zhì)：認(rèn)識電場能的物質(zhì)性，理解能量守恒在電場中的體現(xiàn)，建立系統(tǒng)的能量觀念。

⑵社會應(yīng)用：了解電容器在儲能、濾波中的應(yīng)用，以及帶電粒子在電場中運動規(guī)律在醫(yī)療（如x光機(jī)）、

航天（如離子推進(jìn)器）中的技術(shù)價值。

⑶環(huán)保意識：通過靜電能量的利用與危害（如靜電放電對電子元件的損傷），培養(yǎng)科技倫理與安全意

識。

五、單元教學(xué)重難點

1.教學(xué)重點

⑴電勢能與電場力做功的關(guān)系，電勢差的計算及應(yīng)用。

⑵勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（U=Ed）及其推導(dǎo)。

（3）電容器的電容概念及平行板電容器的決定式應(yīng)用。

（4）帶電粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn)問題分析（結(jié)合動能定理、類平拋運動）。

2.教學(xué)難點

（1）電勢能、電勢的相對性理解（零勢能面的選擇）及與電場強(qiáng)度的區(qū)別。

⑵電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系的推導(dǎo)（尤其是非勻強(qiáng)電場的定性分析）。

（3）電容器動態(tài)問題分析（如充電后斷開電源，改變極板間距時電勢差、場強(qiáng)的變化）。

（4）帶電粒子在電場中運動的多過程問題（如先加速后偏轉(zhuǎn)）及能量轉(zhuǎn)化分析。

六、教學(xué)方法

1.類比法：通過重力場中的高度、重力勢能類比電場中的電勢、電勢能，降低概念理解難度。

2.實驗探究法：開展“電場力做功特點”“電容影響因素”等實驗，培養(yǎng)觀察與數(shù)據(jù)分析能力。

3.問題驅(qū)動法：設(shè)置問題鏈（如“如何用能量觀點分析帶電粒子的運動？”）引導(dǎo)深度思考。

4.模型建構(gòu)法：通過點電荷、平行板電容器等模型，簡化復(fù)雜電場問題，培養(yǎng)抽象思維。

5.多媒體輔助法：利用動畫模擬電場線與等勢面的關(guān)系、帶電粒子偏轉(zhuǎn)軌跡，直觀呈現(xiàn)抽象過程。

七、教學(xué)資源

L實驗器材：電勢差計、平行板電容器、靜電計、電源、帶電極板、帶電粒子運動演示儀、傳感器等。

2.多媒體資源：電場電勢分布動畫、電容器充放電模擬視頻、示波器工作原理動畫等。

3.數(shù)字化工具：PhET仿真實驗（如“ElectricFieldHockey”）、Excel數(shù)據(jù)分析軟件。

4.參考資料：教材、教師用書、《電磁學(xué)》拓展閱讀材料、科技應(yīng)用案例（如靜電除塵、電容儲能）。

八、教學(xué)過程

（-）整體認(rèn)知（2課時）

1.創(chuàng)設(shè)大情境（30分鐘）

（1）視頻導(dǎo)入：播放兩段視頻一①“嫦娥五號”離子發(fā)動機(jī)工作原理動畫（展示帶電粒子在電場中加速

產(chǎn)生推力）；②手機(jī)快充電路板中電容器充放電慢動作視頻（直觀呈現(xiàn)能量儲存過程）。

（2）現(xiàn)象討論：組織學(xué)生分組討論“視頻中的能量從何而來？電場如何實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化？”引導(dǎo)學(xué)生列舉生

活中靜電能量應(yīng)用實例（如靜電復(fù)印、激光打印機(jī)），建立電場與能量的關(guān)聯(lián)認(rèn)知。

2.設(shè)計問題鏈（20分鐘）

⑴基礎(chǔ)問題：電荷在電場中受電場力作用，當(dāng)電荷移動時電場力是否做功？這與力學(xué)中重力做功有何

相似性？

（2）進(jìn)階問題：如何用能量觀點描述電場的特性？電勢差與電場強(qiáng)度都能描述電場，它們的物理本質(zhì)有

何區(qū)別？

⑶綜合問題：電容器儲存的電能如何計算？帶電粒子在電場中運動時，電勢能與動能的轉(zhuǎn)化遵循什么

規(guī)律？

3.設(shè)計大任務(wù)（25分鐘）

⑴任務(wù)要求：以4人小組為單位，利用平行板電容器（可選規(guī)格：極板面積S=200cm2,間距d=lcm）、

直流電源（3V）、靈敏電流計、發(fā)光二極管（額定電壓2V）等器材，設(shè)計“電容儲能點亮LED”裝

置。

（2）驅(qū)動問題:①如何通過改變極板間距或插入電介質(zhì)提高儲能效果？②為什么LED在電路斷開后仍能

短暫發(fā)光？引導(dǎo)學(xué)生在任務(wù)中思考電容儲能與電勢能轉(zhuǎn)化的關(guān)系。

（二）單元課時設(shè)計（12課時）

第1節(jié)電勢能和電勢（3課時）

第1課時：電勢能與電場力做功

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）：展示“物體在斜面上運動”示意圖，提問：“重力做功與路徑無關(guān)，電場力做功

是否有類似特點？'‘引導(dǎo)學(xué)生回顧亞功，類比猜想電場力做功與電勢能的關(guān)系。

2.實驗探究（20分鐘）:

（1）演示實驗：用帶滑輪的絕緣軌道模擬電場，讓帶電小球（q=+10-6c）在勻強(qiáng)電場中沿不同路徑

從A運動到B,用傳感器測量電場力做功數(shù)值，發(fā)現(xiàn)WAB僅與初末位置有關(guān)。

（2）理論推導(dǎo)：結(jié)合點電荷電場中試探電荷q的移動過程，用微元法證明電場力做功與路徑無關(guān)，

得出叫B=Ep-EpB。

3.案例分析（15分鐘）：以“電子在點電荷+Q電場中從r=10cm移動到r=5cm”為例，計算電場力做功

與電勢能變化，強(qiáng)調(diào)電勢能的相對性（需規(guī)定零勢能面）。

4.課堂練習(xí)（5分鐘）：

基礎(chǔ)題：判斷正/負(fù)電荷在電場中移動時電勢能的增減；

思考題：若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零勢能面，分析負(fù)點電荷電場中各點電勢能的正負(fù)。

第2課時：電勢的概念與分布

1.概念引入（10分鐘）：類比“單位質(zhì)量的重力勢能為重力勢（高度）”，提出“單位電荷的電勢能為

電勢“，推導(dǎo)中=/強(qiáng)調(diào)（P是描述電場本身性質(zhì)的物理量，與試探電荷無關(guān)。

2.模型建構(gòu)（20分鐘）:

。點電荷電場：通過（P=kT分析正/負(fù)點電荷電場中電勢的分布規(guī)律（離正電荷越近（p越高，離負(fù)

電荷越近（P越低）。

。勻強(qiáng)電場：結(jié)合電場線方向，說明沿電場線方向電勢均勻降低，等勢面與電場線垂直。

3.可視化教學(xué)（15分鐘）：用Mathematica繪制等量異種電荷的電勢云圖，讓學(xué)生觀察電勢高低與顏

色深淺的關(guān)系，理解電勢的空間分布。

4.易錯辨析（5分鐘）：對比“電場強(qiáng)度E大的地方電勢＜p一定高”的錯誤觀點，舉例：負(fù)點電荷附近

E大但中為負(fù)值，強(qiáng)化E與＜p的獨立性。

第3課時：電勢能與電勢的綜合應(yīng)用

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）：提問“電勢（P與電勢能Ep的決定因素”，通過表格對比兩者的定義、單位及影

響因素。

2.例題精講（25分鐘）:

（1）類型1：在勻強(qiáng)電場中，已知三點電勢，求電荷移動時電勢能的變化（如q=-2M：從（p=5V移動

到（p=-3V,計算W及AEp）0

（2）類型2：在點電荷+Q的電場中，有a、b兩點，距Q分別為r和2r,求將q=+lnC從a移到b

時電場力做功及電勢能變化。

3.分組討論（15分鐘）：給出某電場的等勢線分布圖，小組合作完成：①繪制電場線；②判斷各點場

強(qiáng)大?。虎鄯治稣?負(fù)電荷在各點的電勢能高低。

4.課堂檢測（5分鐘）：設(shè)置選擇題，考察電勢與電勢能的關(guān)系，如“同一電荷在電勢越高的地方電勢

能一定越大嗎？”

第2節(jié)電勢差（2課時）

第1課時：電勢差的定義與計算

1.情境引入（8分鐘）：展示某電池兩極電勢分別為＜pl=1.5V和（p2=0V,提問：“兩極間電勢差是多少？

電荷從正極到負(fù)極電勢能如何變化？"弓I出UAB=（pA-（pBo

2.公式推導(dǎo)（15分鐘）：由WAB=EpA-EpB=q（（pA-（pB）,得出UAB=WAB/q,強(qiáng)調(diào)UAB的單位

為V,且與q無關(guān)。

3.實例計算（20分鐘）:

（1）案例1：在電場中，將q=+3C從A移至B,電場力做功12J,求UAB，?若q=-2C從B移至A,

求W及AEpo

（2）案例2:已知某電場中A（5V）、B（-3V）、C（0V）,計算之隊UAC,并分析電荷q=+lC從A—B—C

的總功與直接A—?C的功是否相等（驗證“B+〃LSC）。

4.課堂小結(jié)（7分鐘）：用流程圖梳理“電場力做功-電勢能變化一電勢差”的邏輯關(guān)系，強(qiáng)調(diào)UAB的正

負(fù)反映電勢高低（若：口戶。則夕戶夕B）。

第2課時：電勢差的綜合應(yīng)用

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）：通過"UAB=WAB/q”的變形式，提問：“已知U和q,如何求電場力做功？電

勢能變化與哪些因素有關(guān)？”

2.綜合例題（25分鐘）：

（1）題型1:帶電粒子在非勻強(qiáng)電場中運動，如電子從電勢為200V的極板逸出，到達(dá)電勢為-100V

的極板時速度多大？（用△瓦求解）。

（2）題型2：結(jié)合電場線與等勢線，如某電場中相鄰等勢面的電勢差為2V,電場線方向向右，判

斷各點電勢高低及場強(qiáng)方向。

?實驗?zāi)M（15分鐘）：用PhET的“ElectricFieldHockey”仿真實驗，讓學(xué)生通過調(diào)整電勢差，控制帶

電粒子的運動軌跡，體會U對粒子能量的影響。

?拓展思考（5分鐘）：討論“電勢差與電壓的關(guān)系”，聯(lián)系初中電路知識，說明電源電動勢等于正負(fù)極

間的電勢差。

第3節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（2課時）

第1課時：理論推導(dǎo)與公式應(yīng)用

1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入（7分鐘）：回顧勻強(qiáng)電場中電場力GqE,若電荷q沿電場線方向移動距離4計算電場力

做功的；結(jié)合少=qU,推導(dǎo)強(qiáng)調(diào)d為沿電場線方向的距離。

2.公式辨析（15分鐘）:

Q）適用條件：僅適用于勻強(qiáng)電場，但非勻強(qiáng)電場中可近似用分析。

（2）單位換算：W/m^N/C,通過量綱推導(dǎo)加深理解。

3.例題精講（20分鐘）:

（1）案例1：平行板電容器兩極板電勢差為100V,間距5cm,求場強(qiáng)E，?若插入電介質(zhì)后d變?yōu)?cm,

U不變，求E的變化。

（2）案例2：某勻強(qiáng)電場中，A、B兩點沿電場線相距2cm,UAB=50V,求E；若AB連線與電場線

夾角為60。，求沿AB移動q=+2piC時的W。

"圖像分析（8分鐘）：給出某電場的U-x圖像（電勢隨位置變化），引導(dǎo)學(xué)生通過斜率判斷場強(qiáng)大小。

第2課時：實驗探究與綜合應(yīng)用

?實驗設(shè)計（25分鐘）：

。目的：探究平行板電容器內(nèi)電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系。

。器材：導(dǎo)電紙、電源、探針、靈敏電流計、直尺。

。步驟：①在導(dǎo)電紙上建立勻強(qiáng)電場；②用探針測量不同位置電勢，繪制等勢線；③計算相鄰等勢

線的△，口沿電場線的Ad,臉證U=Ed。

?數(shù)據(jù)處理（15分鐘）：小組匯報實驗數(shù)據(jù)，用Excel繪制U-d圖像，分析斜率是否等于理論場強(qiáng)，討

論誤差來源（如導(dǎo)電紙電阻不均勻）。

?實際應(yīng)用（10分鐘）：講解“靜電除塵器”中，通過提高極板間U來增大E,從而增強(qiáng)對粉塵的吸引力，

結(jié)合公式U=Ed分析極板間距對除塵效率的影響。

第4節(jié)電容器的電容（3課時）

第1課時：電容的概念與充放電

L類比導(dǎo)入（8分鐘）：展示不同粗細(xì)的水杯，倒入相同水量時水位上升不同，類比“電容器儲存電荷

的能力一電容C=t"，強(qiáng)調(diào)C與Q、U無關(guān)，僅由電容器本身決定。

2.實驗演示（20分鐘）：

（1）充放電過程：用平行板電容器、電源、開關(guān)、燈泡組成電路，觀察充電時燈泡逐漸變暗，放電

時燈泡短暫發(fā)光，用靜電計測量U的變化，結(jié)合Q=CU分析電荷移動規(guī)律。

（2）能量轉(zhuǎn)化：用動畫展示充電時電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電場能，放電時電場能轉(zhuǎn)化為電能。

3.概念辨析（15分鐘）：對比“C哈（定義式）與“C=黑，（決定式）,說明C的決定因素（極板面

積S、間距d、電介質(zhì)&）。

4.課堂練習(xí)（7分鐘）：基礎(chǔ)題：某電容器C=10uF,充電后Q=2xl0"c,求U；思考題：若電容器始

終與電源相連，增大d,C、Q、U如何變化？

第2課時：平行板電容器的決定式探究

1.提出問題（5分鐘）：展示不同規(guī)格的平行板電容器，提問：“為什么有的電容器極板間距很小？插

入玻璃片后儲能能力如何變化？”

2.猜想假設(shè)（10分鐘）：學(xué)生分組討論，提出C與S、d、紅的關(guān)系猜想（如S越大C越大，d越小C

越大）。

3.實驗驗證（25分鐘）：

（1）器材：平行板電容器（極板可移動）、靜電計（測U）、電源、電介質(zhì)（玻璃片、塑料片）。

（2）步驟：①保持S、"不變，改變d,記錄U變化（Q不變時，C=Q/U,U與C成反比）；②

保持d、￡i■不變，改變S,記錄U變化；③保持S、d不變，插入不同￡1?的電介質(zhì)，記錄U變

化。

（3）結(jié)論：歸納C□芋，推導(dǎo)。=衿。

a4兀kd

4.誤差分析（10分鐘）：討論實驗中如何保持Q不變（如斷開電源后操作），分析靜電計漏電對數(shù)據(jù)

的影響。

第3課時：電容器的應(yīng)用與動態(tài)分析

1.應(yīng)用案例（20分鐘）:

（1）濾波電路：展示LC濾波電路中電容器的作用，解釋其“通交流、隔直流”的原理（利用充放

電特性）。

（2）超級電容：播放電動汽車超級電容充電視頻，講解其高功率密度特點。

2.動態(tài)問題建模（25分鐘）：

（1）模型1：充電后斷開電源（Q不變），改變4：由。=巖和U=*得U8d,E=§=C=當(dāng)（E

4兀kdCasrS

與d無關(guān)）。

⑵模型2：保持與電源相連（U不變）,改變d：C弓,Q=CU弓,E=*。

3.課堂檢測（15分鐘）：給出電容器動態(tài)變化的選擇題（如極板間插入金屬板時C、U、E的變化），

用流程圖輔助學(xué)生分析（先定Q或U,再用公式推導(dǎo)）。

第5節(jié)帶電粒子在電場中的運動（2課時）

第1課時：帶電粒子的加速

1.情境引入（7分鐘）：播放示波器電子槍工作視頻，提